非结合水分

根据湿物料中水分除去的难易程度来划分，物料中的水分可分为结合水分和非结合水分。

结合水分是指以化学力、物理化学力或生物化学力等与物料结合的水分，由于这种水分与物料的结合力强，而产生不正常的低气压，其饱和蒸气压低于同温下纯水的饱和蒸气压。通常，存在于物料中毛细管内的水分、细胞壁内的水分、结晶水以及物料内可溶固体物溶液中的水分，都是结合水分。

非结合水分是指机械地附着在物料表面或积存于大孔中的水分，它与物料的结合强度较弱，其饱和蒸气压等于同温下纯水的饱和蒸气压。

显然，在干燥过程中，非结合水分容易除去，结合水分难除去，甚至是对于一定湿度的干燥介质而言有一部分结合水是不能除去的。

在一定温度下，平衡水分与自由水分的划分是根据湿物料的性质以及与之接触的空气的状态而定，而结合水分与非结合水分的划分则完全由湿物料自身的性质而定，与空气的状态无关。对于一定温度下的一定湿物料，结合水分不会因空气的相对湿度不同而发生变化，它是一个固定值。结合水与非结合水都难于用实验方法直接测得，根据它们的特点，可将平衡曲线外延与同温下φ=100%线相交，在交点之下的水分皆为各物料的结合水。就是说在φ=100%下各物料的平衡水分，即为各物料的结合水。因为凡在平衡曲线之下的水分都是与φ<100%的空气成平衡，表明所产生的燕汽压低于纯水饱和蒸汽压。平衡曲线与φ=100%轴交点以上的水分，即为非结合水。

固体物料的水分性质

物料中几种水分的关系可通过上图来说明，从图中可以看出，平衡水分随湿空气的相对湿度的变化而变化，结合水分则为常数。

当物料与空气接触时，若物料中水分所产生的蒸汽压大干空气中水蒸汽分压时，则物料中的水分将被汽化而除去，直至物料中的水分所产生的蒸汽压等于空气中水蒸汽的分压时，此时物料中的水分与空气中的水分达到平衡，物料中的水分不再减少，这时物料中所含的水分叫做平衡水分。自由水分：凡是大于平衡含水量而能够通过干燥除去的水分，称为自由水分（其中一部分是非结合水）。

几种水分的关系，可以说明如下：

物料的水分主要包含自由水分和平衡水分（不能除去的结合水分）两大类，其中自由水分又包含非结合水去除首先除去的水分和能除去的结合水。

干燥速率曲线由于物料中所含水分的性质不同，故湿物料在整个干燥过程中分为两个不同的阶段，如下图所示：

1.恒速干燥阶段又称为干燥的第一阶段，在此阶段中物料的干燥速率保持恒定；其值不随物料含水量多少而变，空气传给物料的热量等于水分汽化所需的热量，物料表多面的温度始终保持为空气的湿球温度。图中AB为物料预热段，此段所需时间很短，往往忽略不计。
2.降速干燥阶段干燥速率曲线的转，折点（C点）称为临界点，与该点对应的物料含水量，称为临界含水量X。当到达此点时开始了降速阶段，物料的干燥速率亦逐渐降低。此时空气传给物料的热量大于水分汽化所需要的热量，物料表面的温度不断上升，而接近了空气的温度。
干燥速率曲线与横坐标轴的交点E所表示的含水量，是平衡含水量，用符号Xˊ表示，此时干燥速率等于零，这也说明平衡水分是不能除去的水分。
综上所述，当物料中的含水量大于临界含水量Xˊ时，属于等速阶段，而当物料含水量小于Xˊ时，属于降速阶段，而当到达平衡水分Xˊ时，则干燥速率为零。^[1]

干燥机制及干燥曲线

物料的干燥是热量的传递和质量的传递同时进行的过程。当湿物料与热空气接触时，热空气将热能传递给湿物料，这是一个传热过程；湿物料得到热量后，物料中的水分气化，并向空气巾移动，这是一个传质过程。

当湿物料与湿空气接触，物料将蒸出水分或吸收水分，直到物料表面所产生的蒸汽压与空气中水蒸气分压相等为止，物料中的水分与空气处于平衡状态，此时物料中含水量称为物料的平衡水分。

某物料的平衡水分平衡水分因物料种类不同而有很大差别，同一物料的平衡水分也因所接触的空气状态不同而有很大差别。
右图是某些物料在25℃空气中，物料平衡水分与空气相对湿度的关系曲线，即干燥平衡曲线。

从右图可以了解到影响平衡水分的一些因素：

（1）物性非吸水物料，如瓷土、玻璃丝，平衡水分很低，近乎于零；而
多孔吸水性物料，如烟叶、皮革、木材，平衡水分很高。

（2）空气相对湿度φ越小即平衡水可越小。但除非φ=0，否则不可能干燥到绝对干的物料。

（3）温度还从实验得知，在一定相对湿度φ下，空气温度高其相应平衡水分可减小，但在温度变化范围不大情况下，可认为φ一定时平衡水分近似常数。

物料含水量大于平衡水分时，含水量与平衡水分之差称为自由水分。